闭环调速常识

闭环调速常识
2009年12月05日 星期六 19:47

1、为什么在单闭环直流调速系统的前向通道必须加入放大环节？
答：闭环调速系统比开环调速系统有硬得多的稳态特性。从而在保证一定的静差率的要求下能够提高调速范围，为此所需付出的代价是增设电压放大器以及检测和反馈装置。
2、为什么高精度单闭环直流调速系统必须有高精度的给定电源作为保证？
答：系统的精度依赖于给定和反馈的精度。高精度的调速系统必须有更高精度的给定稳定电压。
3、为什么用比例调节器作为放大环节的单闭环直流调速系统称为偏差控制
系统。
答：因为偏差能对系统进行调节，若没有偏差则系统不能正常运行。
4、运动控制的对象是什么？
答：控制对象是电机
调速类型有：交流调速、直流调速
5、什么是复合控制系统？
答：按干扰补偿的开环控制与按偏差调节的闭环控制系统组合而成的控制系统
6、什么是单闭环直流调速系统？该系统如何检测电机的转速？
答：转速闭环的直流调速系统，以电压值的方式反馈转速。通过与电机同轴的测速发电机来进行转速检测。
7、调速系统的静、动态指标指什么？
答：静态指标：电机的稳定运行指标①调速范围（越大越好）②静差率（越小越好）
动态指标：过渡过程的指标①启动停止过程②抗干扰过程
8、带截流反馈的单闭环调速系统，电流反馈的作用是什么？什么情况下加入电流反馈信号？
答：电流负反馈的作用是限流，在过流的情况下加入电流反馈信号
9、带截流反馈的单闭环调速系统对电机进行调速，电机的起动特性变差，为什么？
答：带电流截止负反馈的转速单闭环调速系统只是初步解决了限流问题，但并不十分精确，启动时所允许的最大电流不能维持一段时间。因此系统的动态特性变差，仅适用于小容量且对启动特性要求不高的场合。
10、在电压负反馈、电流正反馈的单闭环调速系统中分别说明电压反馈和电流反馈的作用？电流反馈是什么控制？
答：电压负反馈的作用：代替转速负反馈，方便检测。
电流负反馈的作用：补偿转速降落，增强系统的调速性能。
电流反馈是补偿控制
11、单闭环直流调速系统如何实现无静差控制？
答：用积分调节器来代替比例调节器，实现无静差。
12、单闭环无静差直流调速系统如果静差为零，系统工作在什么状态？
答：系统工作在稳定状态，系统输出为一恒值，因积分作用使其为无差
13、如果调节器处于输出限幅状态（既调节器饱和输出）则输入信号变化输出信号是否变化？
答：不变化。
14、什

么是最佳启动过程？如何实现？
答：在
启动过程中一直保持电动机电流为最大允许值。通过双闭环实现。
15、单闭环调速系统能否应用于要求快速启动的场合？为什么？
答：不能。因为截流反馈作用不能维持一段时间。
16、双环系统在启动过程中是什么控制？启动结束后是是什么控制？
答：启动时是电流控制，启动后是转速控制，转速达到饱和
17、某调速系统负载扰动比较频繁，采用何种类型闭环控制系统（不要求起动过程）？
答：采用单、双闭环控制系统均可以。若不要求启动过程则可以采用单闭环控制系统
18、某调速系统如果电网电压波动频繁，采用何种类型闭环控制系统？
答：采用双闭环控制系统
19、I型系统最适合哪一种输入给定信号？为什么？
答：输入阶跃信号。因为阶跃输入稳态误差为零。
20、对于I型系统如果需要提高其快速性，需调节哪个参数？
答：调节K值，截止频率变大，系统快速性变好。
21、Ⅰ型系统与Ⅱ型系统的性能有何区别？
答：Ⅰ型系统稳定性随着K值变大而变差，但快速性变好。
Ⅰ型系统在阶跃输入下系统为无差的，Ⅱ型系统在阶跃和斜坡输入下系统均为无差。
Ⅰ型系统在跟随性能上可以做到超调小，但抗干扰性能差。Ⅱ型系统的超调量相对较大，抗扰性能却较好。
22、两个小惯性环节简化成一个惯性环节的条件是什么？
答：满足条件是Wc≤
23、某调节对象的传递函数为Wobj(s)=
其中 T1=0.5S,T2=T3=0.01S
（1）、如将该系统校正成I型系统，求调节器的结构？
答：其结构
（2）、校正后调节器的时间常数？
答：调节器的时间常数为0.5S
24、双闭环调速系统的工程设计时，电流环和转速环各校正成什么典型系统？为什么
答：电流环校正成I型系统，提高系统的快速性
转速环校正成II型系统，因为转速环能够实现无静差，提高抗干扰性能。



26、电流环设计完成经简化处理后，在转速环中是一个什么环节？转速环采用什么调节器？调节器的时间常数如何确定？
答：一阶惯性环节；PI调节器；调节器的时间常数与控制对象的大惯量相同。
27、不可逆控制系统如果希望实现电气制动应采用什么控制方式？
答：两组晶闸管反并联，一组整流，一组制动。
26、在α = β配合控制的有环流可逆V-M系统中，α = β配合控制的目的是什么？“有环流”是指什么环流？如何抑制？
答：为了更可靠的消除直流平均环流；瞬时脉动环流；用环流电抗器来抑制
27、α= β配合控制的有环流可逆V-M系统的两个调节器均带限幅输出，其作用分别是什么？
答：ASR为了限制最

大启、制动电流，ACR为了限制最小逆变角和最小整流角。如果逆变角太小，则不
能换向。最小逆变角为30度
28、α = β配合控制的有环流可逆V-M系统在制动过程的I阶段中VF和VR分别工作在什么状态？此阶段中电流方向是否变化
答：VF处于逆变状态，VR处于待整流状态。电流方向不变。
29、有环流可逆调速系统和逻辑无环流可逆调速系统各适用于什么调速场合？为什么？
答：有环流可逆调速系统适用于要求快速正反转、小容量电机。因为正反转衔接紧密，没有断电和死去。
逻辑无环流可逆调速系统适用于大容量电机，对正反转要求不高，正反转衔接不紧密有断电和死区。
30、DLC的输入信号中为什么有一个零电流检测信号？
答：开始制动是逆变，必须到0，否则会逆变颠覆。真正到0后，再进行正反向切换。
31、DLC中有一个延时环节，该环节有哪些延时？
答：封锁延时、开放延时。
32、如何解决恒转矩负载在调压调速控制中调速范围小的问题？
答：采用转速双闭环控制或者力矩电机。
33、交流电机闭环变压调速系统与直流电机闭环变压调速系统有何不同？
答：交流有两个极限：最小电压、额定电压。额定电压若超过后，要失去控制，转到开换系统。
34、只改变鼠笼式异步电动机的频率能否正常调速？为什么？
答：不能。
当频率上升时，主磁通降低，电磁转矩也下降，造成电机拖动转矩不足，对恒转矩负载会因拖不动而堵转。
当频率降低时主磁通上升，引起主磁通饱和，造成励磁电流上升，会使定子铁芯损耗变大，最终造成电机严重过热。
35、分别说明异步电动机变频调速在基频以下和基频以上如何调速？
答：基频一下是恒转矩调速，基频以上是功率调速。基频以下可以同时调压、调频，并要对定子电压进行补偿，基频以上只调频。
36、交—直—交变频器在整流环节分别采用晶闸管和二级管有何区别？
答：晶闸管作为整流环节，电压和频率是分开完成的；二极管在逆变环节中实现调压调频。
37、如何区分电压型和电流型逆变器？各适用于什么调速场合？
答：由直流环节的滤波器件来区分。电压型是电容滤波，电流型是电感滤波。
38、什么是180度和120度导电型逆变器？
答：是指每个晶闸管的导通区间。电压型是180°，电流型是120°。
39、电压源型逆变器中的六个晶闸管的导通规则，导通间隔，每个导通区间有几个晶闸管导通？
答：正序（电机正转）VT1、VT2 、VT3 、VT4、 VT5、VT6、 VT1 。
正序（电机反转）VT1、VT6 、VT5 、VT4、 VT3、VT2、 VT1 。
40、在PWM型变频器中，变压变频在哪

个环节中实现？
答：在逆变环节里面完成。
41、在SPWM调制技术中，控制信号、载波信号分别为什么信号？输出信号是
什么信号？
答：SPWM控制信号为正弦信号，载波信号为等腰三角波，输出信号为两边窄中间宽的矩形波。
PWM控制信号为直流信号，载波信号为等腰三角波，输出为等副不对等宽的矩形波。
42、某交流电机启动时过流保护跳闸而无法启动,分析其原因,如何解决?
答：由于采用全压或者直接启动，造成电流过大。采用反时限保护或降压启动或软启动（给定积分器）。
43、转速开环的电压型变频调速系统中V/f环节的作用是什么?
答：将给的电压信号转换成频率信号。V/f控制逆变环节，逆变环节需要频率信号。
44、转差频率控制的基本思想是什么？在转速闭环变频调速系统如何实现基本思想要求的？
答：思想：①限制转差频率的最大值②保持主磁通恒定③控制转差角频率Wm就能控制异步电机的转矩。
要求：限制给定转速和反馈转速偏差，限制转差频率的最大值来实现最大值Wm。
45、如何提高串级调速系统的静态调速精度？
答：通过采用具有电流反馈与转速反馈的双闭环控制方式。
46、串级调速系统中，附加电动势应采用何种整流方式？为什么？
答：采用晶闸管可控整流装置进行整流。
原因：①附加电动势应该是可平滑调节的，以满足对电动机转速平滑调节的要求。
②从节能的角度看，希望产生附加直流电动势的装置能够吸收从异步电动机转子侧传递来的转差功率并加以利用。
47、改变附加电动势的大小即改变了电机的什么参数而改变了电机的转速？
答：改变附加电动机的大小即改变了电机的转子电流和电磁转矩，从而改变了电机的转速。
48、绕线式异步电机转子侧附加同相电动势增加,转速如何变化?
答：转速变快。
49、说明串级调速系统的调速过程。
答：β↑→Ui↓→Id↑→Te↑→n↑→K1sEr0↑→Id↓→Tl=Te
50、绕线式与鼠笼式异步电机在调速方式上有何不同？
答：绕线式又叫串级调速，鼠笼式又叫调压调频。
绕线式是改变转子的参数，而鼠笼式在调速时是改变定子的电压。
51、串级调速系统的可控整流装置工作在什么状态？为什么？
答：采用可控整流装置采用晶闸管整流。
工作在有源逆变状态。因为可以提供可调的直流电压Ui作为电机调速所需要的附加直流电动势，还可以将整流输出的转差功率逆变，并回馈到交流电网上。
52、串级调速系统的调速过程中通过控制什么参数来实现调速？
答：调节逆变角β。

课堂讨论题

一、问答
1、简要说明单闭环系统中

采用了PI调节器为什么可以实现稳态无静差？
答：PI调节器采用了电容的储能元件，当输入为零时输出为电容两端电压，故而实现稳态无静差。
2、双闭
环调速系统在启动过程中为什么必然出现超调？
答;ASR处于饱和状态，在输入端为负信号，必须使反馈大于给定，所以必须出现超调。

二、添空
1、交—直—交电压型变频器中，各晶闸管的触发间隔是 60°电角度，导通区间为 120°电角度
2、在SPWM调制方式中 正弦 波的最大幅值小于 等腰三角 波的幅值，否则，输出电压的大小和频率就会失去配合关系。

三、改错
1、所谓变频调速，即只改变异步电动机的供电频率，就可平滑的改变异步电动机的转速。（错） 在改变频率的同时调压
2、在直流双闭环调速系统的启动过程中，ASR、ACR均无饱和状态（错）
ASR在第一、二阶段为饱和状态，在第三阶段为不饱和阶段。ACR在三个阶段都是不饱和状态。

3、单闭环系统为什么不能实现快速起制动？
答：因为调速系统的给定电压多采用突加的方式，由于机械惯性，转速不能立刻建立，电机相当于全压启动。

4、电流截止负反馈的作用是什么？
答：电流截止负反馈起到限流的作用。
5、在逻辑无环流调速系统中，什么信号可作为DLC的输入给定信号？
答：Ui*
6、在双闭环系统启动过程中ACR不能 饱和 ，而ASR有 饱和
与 不饱和 状态。
调节电动机转速的三个方法：①调节电枢供电电压U ②减弱励磁磁通φ ③改变电枢回路电阻R。
积分调节器的优缺点：速度慢，实现无静差，可以使系统在无静差的情况下保持恒速运行，实现无静差调速。
比例积分器的优缺点：调速快，实现有差调节。
采用开环系统和力矩电机可以解